(57)【要約】【課題】暗電流を抑えながらレギュレータ負荷電流能力増に対応できる電流レギュレータ回路を提供する。【解決手段】定電流を供給する２以上の定電流源を有する第１の定電流供給部２００から必要電流量に応じて所定の定電流源を第１の切替部３００で選択して差動増幅部１００に定電流を供給して入力信号の差動増幅を行ない、この差動増幅された出力信号を電流増幅部４００で電流増幅する。この電流増幅において、定電流を供給する２以上の定電流源を有する第２の定電流供給部５００から必要電流量に応じて所定の定電流源を第２の切替部６００で選択して電流増幅部に定電流を供給する。【選択図】図１
2013050753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の入力信号の差分を増幅する差動増幅部と、
前記差動増幅部に定電流を供給する２以上の定電流源を有する第１の定電流供給部と、
前記差動増幅部への必要電流量に応じて前記第１の定電流供給部から所定の定電流源を選択する第１の切替部と、
前記差動増幅部の出力信号を電流増幅する電流増幅部と、
前記電流増幅部に定電流を供給する２以上の定電流源を有する第２の定電流供給部と、
前記電流増幅部への必要電流量に応じて前記第２の定電流供給部から所定の定電流源を選択する第２の切替部と、
を有することを特徴とする電流レギュレータ回路。
【請求項２】
前記第１の定電流供給部、前記第２の定電流供給部、及び、前記電流増幅部は、バイポーラトランジスタにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電流レギュレータ回路。
【請求項３】
前記第１の定電流供給部、又は、前記第２の定電流供給部は、それぞれ異なる電流容量の定電流源を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電流レギュレータ回路。
【請求項４】
前記第１の切替部又は前記第２の切替部は、それぞれ前記２以上の定電流源から１の定電流源を選択して前記差動増幅部又は前記電流増幅部に電流供給し、又は、それぞれ前記２以上の定電流源から２以上の定電流源を選択して前記差動増幅部又は前記電流増幅部に電流供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の電流レギュレータ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流レギュレータ回路に関し、特に、負荷電流切替機能を有する電流レギュレータ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
レギュレータ回路において、負荷に応じて電流量を制御して電流供給を行なうため２以上の電流発生回路から構成されるものがある。又、負荷電流が大きな場合は出力段の増幅回路を多段構成にした構成もある。例えば、定電流発生回路として、電源電圧に対して一定な値を持つ安定な基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、基準電圧をもとに安定化電圧を発生する安定化電圧発生回路と、基準電圧を分圧する分圧回路と、分圧回路の出力電圧を増幅するエミッタ接地増幅回路と、増幅回路の出力電流と逆向きの電流を出力する電流ミラー回路と、安定化電圧発生回路の出力端と電流ミラー回路の出力端との間に接続された電流−電圧変換抵抗と、抵抗の電流入力端に発生した電圧を入力とするバッファー増幅器と、増幅回路の出力によって駆動される電流帰還方の出力増幅回路を有するものがある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３１７４８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記示したような従来の電流レギュレータ回路は、電流発生回路が多段構成とされ、また、負荷電流が大きな場合は出力段の増幅回路も多段構成にする必要があり、暗電流を抑えながらレギュレータ負荷電流能力増に対応できる構成ではないという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、暗電流を抑えながらレギュレータ負荷電流能力増に対応できる電流レギュレータ回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］本発明は、上記目的を達成するため、第１及び第２の入力信号の差分を増幅する差動増幅部と、前記差動増幅部に定電流を供給する２以上の定電流源を有する第１の定電流供給部と、前記差動増幅部への必要電流量に応じて前記第１の定電流供給部から所定の定電流源を選択する第１の切替部と、前記差動増幅部の出力信号を電流増幅する電流増幅部と、前記電流増幅部に定電流を供給する２以上の定電流源を有する第２の定電流供給部と、前記電流増幅部への必要電流量に応じて前記第２の定電流供給部から所定の定電流源を選択する第２の切替部と、を有することを特徴とする電流レギュレータ回路を提供する。
【０００７】
［２］前記第１の定電流供給部、前記第２の定電流供給部、及び、前記電流増幅部は、バイポーラトランジスタにより構成されていることを特徴とする上記［１］に記載の電流レギュレータ回路であってもよい。
【０００８】
［３］また、前記第１の定電流供給部、又は、前記第２の定電流供給部は、それぞれ異なる電流容量の定電流源を含むことを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の電流レギュレータ回路であってもよい。
【０００９】
［４］また、前記第１の切替部又は前記第２の切替部は、それぞれ前記２以上の定電流源から１の定電流源を選択して前記差動増幅部又は前記電流増幅部に電流供給し、又は、それぞれ前記２以上の定電流源から２以上の定電流源を選択して前記差動増幅部又は前記電流増幅部に電流供給することを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の電流レギュレータ回路であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、暗電流を抑えながらレギュレータ負荷電流能力増に対応できる電流レギュレータ回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施の形態による電流レギュレータ回路の構成ブロック図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態による電流レギュレータ回路の回路図である。
【図３】図３は、第２の実施の形態による電流レギュレータ回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。
【００１３】
[第１の実施の形態]
図１は、第１の実施の形態による電流レギュレータ回路の構成ブロック図である。図２は、第１の実施の形態による電流レギュレータ回路の回路図である。本発明の第１の実施の形態に係る電流レギュレータ回路１は、差動増幅部１００、第１の定電流供給部２００、第１の切替部３００、電流増幅部４００、第２の定電流供給部５００、第２の切替部６００とを備えている。
【００１４】
電流レギュレータ回路１は、第１及び第２の入力信号ＩＮ１，ＩＮ２の差分を増幅する差動増幅部１００と、差動増幅部１００に定電流を供給する２以上の定電流源（２０１，２０２等）を有する第１の定電流供給部２００と、差動増幅部１００への必要電流量に応じて第１の定電流供給部２００から所定の定電流源を選択する第１の切替部３００と、差動増幅部１００の出力信号を電流増幅する電流増幅部４００と、電流増幅部４００に定電流を供給する２以上の定電流源（５０１，５０２等）を有する第２の定電流供給部５００と、電流増幅部４００への必要電流量に応じて第２の定電流供給部５００から所定の定電流源を選択する第２の切替部６００と、を有して構成されている。
【００１５】
電流レギュレータ回路１は、定電流を供給する２以上の定電流源を有する第１の定電流供給部２００から必要電流量に応じて所定の定電流源を第１の切替部３００で選択して差動増幅部１００に定電流を供給して入力信号の差動増幅を行ない、この差動増幅された出力信号を電流増幅部４００で電流増幅する。この電流増幅において、定電流を供給する２以上の定電流源を有する第２の定電流供給部５００から必要電流量に応じて所定の定電流源を第２の切替部６００で選択して電流増幅部に定電流を供給する。
【００１６】
上記の第１の切替部３００又は第２の切替部６００により必要な定電流源の選択（切替）を行ない、レギュレータ負荷に応じて電流能力を選択（切替）できるので、暗電流を抑えながらレギュレータ負荷電流能力増に対応できる電流レギュレータ回路を提供することが可能となる。
【００１７】
差動増幅部１００は、一対の差動入力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２と、カレントミラーを構成するトランジスタＴＲ３，ＴＲ４から構成される。差動増幅部１００に備えられる差動入力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は、互いに同一の特性を有する例えばＰＮＰバイポーラトランジスタにより構成される。差動入力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の各ベースに、入力信号ＩＮ１，ＩＮ２がそれぞれ入力される。差動入力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の各コレクタには、トランジスタＴＲ３，ＴＲ４のそれぞれコレクタが接続される。また、差動入力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の各エミッタには、後述する第１の定電流供給部２００のトランジスタＴＲ１１のコレクタ及び切替スイッチＳＷ１の端子が接続される。トランジスタＴＲ３のコレクタとベースは短絡されてダイオードとして働き、トランジスタＴＲ３，ＴＲ４には同じ電流が流れる。トランジスタＴＲ３，ＴＲ４の各エミッタは、グランドＧＮＤに接続される。
【００１８】
第１の定電流供給部２００は、差動増幅部１００に定電流を供給するものであり、本実施の形態では、その電流供給能力が異なる２つの定電流源を備えている。例えば、トランジスタＴＲ１１で構成される定電流源２０１とトランジスタＴＲ１２で構成される定電流源２０２は、定電流源２０１の電流供給能力を×１としたら、定電流源２０２の電流供給能力は×５に設定されている。トランジスタＴＲ１１，ＴＲ１２は、それぞれ例えばＰＮＰバイポーラトランジスタにより構成される。トランジスタＴＲ１１，ＴＲ１２の各エミッタは電源電圧Ｖｃｃに接続され、各ベースは、それぞれ所定のベース電圧Ｖ１１、Ｖ１２に電位が固定されて定電流回路として構成されている。トランジスタＴＲ１１のコレクタは、差動入力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の各エミッタに接続されている。また、トランジスタＴＲ１２のコレクタは、切替スイッチＳＷ１に接続され、切替信号Ｖｓ１によりＯＮ、ＯＦＦされて、必要に応じて差動入力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の各エミッタに接続される構成とされている。
【００１９】
なお、本実施の形態では２つの定電流源を備えて第１の定電流供給部を構成したが、３以上の定電流源を備えて第１の定電流供給部を構成することも可能である。これにより、より高い電流供給に対応することができ、あるいは、より細かく段階的に電流供給をすることも可能となる。
【００２０】
第１の切替部３００は、トランジスタＴＲ１２のコレクタとトランジスタＴＲ１１のコレクタ、差動入力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の各エミッタとの間に設けられたＯＮ、ＯＦＦ動作する切替スイッチＳＷ１で構成される。切替スイッチＳＷ１は、例えば、トランジスタによるスイッチング回路で構成でき、ベースに入力される切替信号Ｖｓ１によりＯＮ、ＯＦＦされる。切替スイッチＳＷ１がＯＦＦの状態では、定電流源２０１のみから差動増幅部１００に定電流が供給され、切替スイッチＳＷ１がＯＮの状態では、定電流源２０１及び定電流源２０２の両方から差動増幅部１００に定電流が供給される。この切替により、必要に応じて定電流量が選択（切替）されて差動増幅部１００に供給される。なお、この選択（切替）は、システムで消費電流の大きい回路の駆動信号に同期させ、または、負荷電流をモニタして自己切替する機能を持たせる構成であってもよい。
【００２１】
電流増幅部４００は、差動増幅部１００の出力信号を電流増幅する。例えばＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ５により構成され、ＴＲ５のベースに差動増幅部１００の出力部１０５が接続されている。ＴＲ５のコレクタは、負荷Ｚ、トランジスタＴＲ２１のコレクタ、及び切替スイッチＳＷ２に接続され、また、エミッタはグランドＧＮＤに接続されている。ベース・コレクタ間には位相補償容量Ｃ１が接続されている。
【００２２】
第２の定電流供給部５００は、負荷Ｚに定電流を供給するものであり、本実施の形態では、その電流供給能力が異なる２つの定電流源を備えている。例えば、トランジスタＴＲ２１で構成される定電流源５０１とトランジスタＴＲ２２で構成される定電流源５０２は、定電流源２０１の電流供給能力を×１としたら、定電流源５０１，５０２の電流供給能力は×５に設定されている。トランジスタＴＲ２１，ＴＲ２２は、それぞれ例えばＰＮＰバイポーラトランジスタにより構成される。トランジスタＴＲ２１，ＴＲ２２の各エミッタは電源電圧Ｖｃｃに接続され、各ベースは、それぞれ所定のベース電圧Ｖ２１、Ｖ２２に電位が固定されて定電流回路として構成されている。トランジスタＴＲ２１のコレクタは、負荷Ｚ、及びＴＲ５のコレクタに接続されている。また、トランジスタＴＲ２２のコレクタは、切替スイッチＳＷ２に接続され、切替信号Ｖｓ２によりＯＮ、ＯＦＦされて、必要に応じて負荷Ｚに接続される構成とされている。なお、上記示したように、負荷Ｚの一端は電流増幅部４００、第２の定電流供給部５００、及び第２の切替部６００へ接続部され、他端はグランドＧＮＤに接続されている。
【００２３】
なお、本実施の形態では２つの定電流源を備えて第２の定電流供給部を構成したが、３以上の定電流源を備えて第２の定電流供給部を構成することも可能である。これにより、より高い電流供給に対応することができ、あるいは、より細かく段階的に電流供給をすることも可能となる。
【００２４】
第２の切替部６００は、トランジスタＴＲ２２のコレクタとトランジスタＴＲ２１のコレクタ、負荷Ｚ、及びＴＲ５のコレクタとの間に設けられたＯＮ、ＯＦＦ動作する切替スイッチＳＷ２で構成される。切替スイッチＳＷ２は、例えば、トランジスタによるスイッチング回路で構成でき、ベースに入力される切替信号Ｖｓ２によりＯＮ、ＯＦＦされる。切替スイッチＳＷ２がＯＦＦの状態では、定電流源５０１のみから負荷Ｚに定電流が供給され、切替スイッチＳＷ２がＯＮの状態では、定電流源５０１及び定電流源５０２の両方から負荷Ｚに定電流が供給される。この切替により、必要に応じて定電流が選択（切替）されて負荷Ｚに供給される。なお、この選択（切替）は、システムで消費電流の大きい回路の駆動信号に同期させ、または、負荷電流をモニタして自己切替する機能を持たせる構成であってもよい。
【００２５】
（電流レギュレータ回路の動作）
差動増幅部１００の差動入力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の各ベースに、第１及び第２の入力信号ＩＮ１，ＩＮ２が入力されると、その差分が増幅される。このとき、差動増幅部１００には、第１の切替部３００で選択（切替）された必要電流量が第１の定電流供給部２００から供給される。第１の切替部３００において、切替スイッチＳＷ１に入力される切替信号Ｖｓ１がＯＦＦ信号の場合は、定電流源２０１のみから差動増幅部１００に定電流が供給される。また、切替スイッチＳＷ１に入力される切替信号Ｖｓ１がＯＮ信号の場合は、定電流源２０１及び定電流源２０２の両方から差動増幅部１００に定電流が供給される。この電流量の選択（切替）により、後段での電流増幅部４００での電流増幅に必要なＴＲ５のベース電流が必要量だけ供給される。
【００２６】
差動増幅部１００の出力部１０５から供給されるベース電流により、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ５のコレクタ電流が流れる。このとき、負荷Ｚには、第２の切替部６００で選択（切替）された電流が第２の定電流供給部５００から供給される。第２の切替部６００において、切替スイッチＳＷ２に入力される切替信号Ｖｓ２がＯＦＦ信号の場合は、定電流源５０１のみから負荷Ｚに定電流が供給される。また、切替スイッチＳＷ２に入力される切替信号Ｖｓ２がＯＮ信号の場合は、定電流源５０１及び定電流源５０２の両方から負荷Ｚに定電流が供給される。この電流量の選択（切替）により、負荷Ｚに定電流が必要量だけ供給される。
【００２７】
[第２の実施の形態]
第２の実施の形態は、第１の実施の形態と第１の切替部３００及び第２の切替部６００において異なり、その他の構成は同じである。以下において、第１の実施の形態と異なる構成部分について説明する。
【００２８】
図３は、第２の実施の形態による電流レギュレータ回路の回路図である。第３の切替部７００は、トランジスタＴＲ１１のコレクタ又はトランジスタＴＲ１２のコレクタと差動入力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の各エミッタとの間に設けられたＯＮ、ＯＦＦ動作する切替スイッチＳＷ３で構成される。切替スイッチＳＷ３は、例えば、トランジスタによるスイッチング回路で構成でき、ベースに入力される切替信号Ｖｓ３により、トランジスタＴＲ１１のコレクタ又はトランジスタＴＲ１２が差動入力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の各エミッタに択一的に接続される。切替スイッチＳＷ３によりトランジスタＴＲ１１のコレクタと差動入力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の各エミッタが接続された状態では、定電流源２０１のみから差動増幅部１００に定電流が供給される。又、切替スイッチＳＷ３によりトランジスタＴＲ１２のコレクタと差動入力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の各エミッタが接続された状態では、定電流源２０２のみから差動増幅部１００に定電流が供給される。この切替により、必要に応じて定電流量が選択（切替）されて差動増幅部１００に供給される。なお、この選択（切替）は、システムで消費電流の大きい回路の駆動信号に同期させ、または、負荷電流をモニタして自己切替する機能を持たせる構成であってもよい。
【００２９】
第４の切替部８００は、トランジスタＴＲ２１のコレクタ又はトランジスタＴＲ２２のコレクタと負荷Ｚ、及び電流増幅部４００との間に設けられたＯＮ、ＯＦＦ動作する切替スイッチＳＷ４で構成される。切替スイッチＳＷ４は、例えば、トランジスタによるスイッチング回路で構成でき、ベースに入力される切替信号Ｖｓ４により、トランジスタＴＲ２１のコレクタ又はトランジスタＴＲ２２のコレクタが負荷Ｚ、及び電流増幅部４００に択一的に接続される。切替スイッチＳＷ４によりトランジスタＴＲ２１のコレクタと負荷Ｚ、及び電流増幅部４００が接続された状態では、定電流源５０１のみから負荷Ｚ、電流増幅部４００に定電流が供給される。又、切替スイッチＳＷ４によりトランジスタＴＲ２２のコレクタと負荷Ｚ、及び電流増幅部４００が接続された状態では、定電流源５０２のみから負荷Ｚに定電流が供給される。この切替により、必要に応じて定電流量が選択（切替）されて負荷Ｚに供給される。なお、この選択（切替）は、システムで消費電流の大きい回路の駆動信号に同期させ、または、負荷電流をモニタして自己切替する機能を持たせる構成であってもよい。
【００３０】
[本発明の実施の形態の効果]
本発明の実施の形態によれば、以下のような効果を有する。
（１）差動増幅部１００の差動入力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の各ベースに、第１及び第２の入力信号ＩＮ１，ＩＮ２が入力されると、その差分が増幅される。このとき、差動増幅部１００には、第１の切替部３００（第３の切替部７００）で選択（切替）された必要電流量が第１の定電流供給部２００から供給される。この電流量の選択（切替）により、後段での電流増幅部４００での電流増幅に必要なＴＲ５のベース電流が必要量だけ供給される構成とされている。また、負荷Ｚへの電流供給においても、第２の切替部６００（第４の切替部８００）で選択（切替）された負荷Ｚに応じた必要電流量が第２の定電流供給部５００から供給される。さらに、上記の構成とすることにより、電流増幅部を多段とする必要がない。これらにより不要な暗電流を減らすことが可能となる。従って、暗電流を抑えながらレギュレータ負荷電流能力増に対応できる電流レギュレータ回路を提供することができる。
（２）本実施の形態では、上記説明したように、第１の定電流供給部２００、第２の定電流供給部５００からの供給電流量を選択（切替）できるので、電流増幅部を多段とする必要がない。これにより、位相補償容量Ｃ１を小さく設定でき、位相余裕を大きくできる。これにより、レギュレータ回路の発振に対する余裕度を大きくでき、安定なレギュレータ回路が実現可能となる。
（３）本実施の形態では、上記説明したように、電流増幅部を多段とする必要がなく、また、位相補償容量を小さく設定でき位相補償容量を大きく設計する必要がない。これにより回路規模を小さくすることができ、回路面積を小さくできることでコスト低減にも効果を有する。
【００３１】
以上、本発明に好適な実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、ＰＮＰトランジスタ、ＮＰＮトランジスタで説明したが、それぞれの電位の関係を変更することで、ＰＮＰトランジスタ、ＮＰＮトランジスタをそれぞれＮＰＮトランジスタ、ＰＮＰトランジスタに変更して回路を構成することも可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１…電流レギュレータ回路
１００…差動増幅部
１０５…出力部
２００…第１の定電流供給部
２０１，２０２…定電流源
３００…第１の切替部
４００…電流増幅部
５００…第２の定電流供給部
５０１，５０２…定電流源
６００…第２の切替部
７００…第３の切替部
８００…第４の切替部
ＧＮＤ      …グランド
ＩＮ１，ＩＮ２…入力信号
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４…切替スイッチ
ＴＲ１，ＴＲ２…差動入力トランジスタ
ＴＲ１１，ＴＲ１２…トランジスタ
ＴＲ２１，ＴＲ２２…トランジスタ
ＴＲ３，ＴＲ４…トランジスタ
ＴＲ５…トランジスタ
Ｖ１１，Ｖ２１…ベース電圧
Ｖｃｃ…電源電圧
Ｖｓ１，Ｖｓ２，Ｖｓ３，Ｖｓ４…切替信号
Ｚ…負荷
【図１】
2013050753.tif 000003
【図２】
2013050753.tif 000004
【図３】
2013050753.tif 000005